{"id":7301,"date":"2023-03-23T14:01:40","date_gmt":"2023-03-23T13:01:40","guid":{"rendered":"https:\/\/mekruphy.com\/de\/?p=7301"},"modified":"2023-05-31T09:05:41","modified_gmt":"2023-05-31T07:05:41","slug":"ohne-lorentzkraft-keine-elektromobilitaet","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mekruphy.com\/de\/ohne-lorentzkraft-keine-elektromobilitaet\/","title":{"rendered":"Ohne Lorentzkraft keine Elektromobilit\u00e4t – Sch\u00fclerexperimente"},"content":{"rendered":"\n
Nun ist es sicher: Die Tage der Verbrennungsmotoren sind gez\u00e4hlt und die Elektromobilit\u00e4t als umweltfreundlichere Alternative ist in aller Munde. Sie ist eine sich schnell entwickelnde Branche, die darauf abzielt, die Art und Weise zu revolutionieren, wie wir uns fortbewegen. Im Gegensatz zu traditionellen Kraftfahrzeugen, die auf Verbrennungsmotoren angewiesen sind, verwenden E-Fahrzeuge Elektromotoren, um ihre R\u00e4der anzutreiben. Eine der grundlegenden Kr\u00e4fte, die f\u00fcr den Betrieb von E-Autos, E-Bikes oder E-Rollern n\u00f6tig sind, ist die Lorentzkraft. Doch wie funktioniert so ein Elektromotor eigentlich und welche Rolle spielt die Lorentzkraft dabei? Dazu m\u00fcssen wir zuerst einmal zur\u00fcck ins sp\u00e4te 19. Jahrhundert springen.<\/p>\n\n\n\n
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Was ist die Lorentzkraft?<\/strong><\/h2>
Die Lorentzkraft ist eine physikalische Kraft, die auf ein geladenes Teilchen in einem elektromagnetischen Feld wirkt. Sie lenkt die Bewegungsrichtung des Teilchens ab. Die Gr\u00f6\u00dfe der Kraft h\u00e4ngt von der St\u00e4rke des Magnetfeldes B<\/em>, der Geschwindigkeit des Teilchens v<\/em> und der Ladung q<\/em> ab. Somit wird die Lorentzkraft F<\/em> durch die Formel \u00a0F = v * B * q<\/em> beschrieben.<\/p><\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>\n\n\n\n
Die Entdeckung der Lorentzkraft<\/h2>\n\n\n\n
Der holl\u00e4ndische Physiker Henrik Antoon Lorentz forschte damals als theoretischer Physiker der Universit\u00e4t Leiden auf dem Gebiet der Elektrodynamik. Er studierte die Wechselwirkung von elektrischen und magnetischen Feldern mit geladenen Teilchen. Dabei entdeckte er, dass ein geladenes Teilchen, das sich in einem magnetischen Feld bewegt, von einer Kraft abgelenkt wird, die senkrecht zur Bewegungsrichtung und senkrecht zum Magnetfeld steht. Im Jahr 1895 beschrieb Lorentz diese Kraft mathematisch und nannte sie sp\u00e4ter \u201eLorentzkraft\u201c. Diese Entdeckung war ein wichtiger Meilenstein in der Entwicklung der Elektrodynamik und ist auch heute noch in vielen Bereichen der Physik und Technik von gro\u00dfer Bedeutung, beispielsweise in der Teilchenbeschleunigung, der Magnetresonanztomographie (kurz. MRT) und eben der Elektromobilit\u00e4t.<\/p>\n\n\n\n
Nichts geht ohne Magnetfeld<\/h2>\n\n\n\n
Im Bereich der E-Mobilit\u00e4t spielt die Lorentzkraft eine entscheidende Rolle bei der Funktionsweise des Elektromotors. Dieser besteht bei E-Autos in der Regel aus einem feststehenden Stator mit Kupferdraht-Wicklungen und einem innenliegenden, beweglichen Rotor. Werden die Wicklungen des Stators mit Drehstrom versorgt, so rotiert im Stator ein elektromagnetisches Feld. Auch im Rotor entsteht ein magnetisches Feld – je nach Motortyp durch Permanentmagnete oder ein Spulensystem. Durch die Interaktion beider Magnetfelder wird die Lorentzkraft erzeugt, die den Rotor zum Drehen bringt und so f\u00fcr die Fortbewegung des Fahrzeugs sorgt.<\/p>\n\n\n\n
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Wie lautet die Drei-Finger-Regel der rechten Hand?<\/strong><\/h2>
Zeigt der Daumen in die technische Richtung des elektrischen Stroms und der Zeigefinger in die Richtung des Magnetfeldes, so gibt der um 90\u00b0 abgewinkelte Mittelfinger die Richtung der Lorentzkraft an.<\/p><\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>\n\n\n\n
Aber auch beim Bremsvorgang von Elektrofahrzeugen spielt die Lorentzkraft eine wichtige Rolle. Im Gegensatz zu herk\u00f6mmlichen Bremsen, die auf Reibung setzen, nutzen E-Autos in der Regel regenerative Bremsen. Wenn das Auto bremst, wird das Elektromotorsystem verwendet, um den Elektromotor in einen Generator umzuwandeln. Hierbei erm\u00f6glicht es die Lorentzkraft die Energie zur\u00fcckzugewinnen, die w\u00e4hrend des Bremsvorgangs normalerweise in Form von W\u00e4rmeenergie entweicht. Die kinetische Energie des Fahrzeugs wird somit in elektrische Energie umgewandelt und in der Batterie gespeichert. Diesen Vorgang nennt man Rekuperation. Die Nutzung der Lorentzkraft f\u00fcr die Energier\u00fcckgewinnung hat mehrere Vorteile: Zum einen kann sie dazu beitragen, die Reichweite des Fahrzeugs zu erh\u00f6hen. Zum anderen verk\u00fcrzt sie den Bremsweg, indem sie das E-Auto effektiver zum Stillstand bringt. Dadurch verl\u00e4ngert sich auch die Lebensdauer der Bremsen, da sie weniger beansprucht werden.<\/p>\n\n\n\n
Die Lorentzkraft im Sch\u00fclerexperiment<\/h2>\n\n\n\n
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